python进程线程

Posted 2020-09-28

一、背景知识

　　理论基础

　　1.操作系统的作用：

　　　（1）隐藏丑陋复杂的硬件接口，提供良好的抽象接口

　　　（2）管理、调度进程，并且将多个进程对硬件的竞争变得有序

　　2.多道技术：

　　　（1）产生背景：针对单核，实现并发（现在的主机一般是多核，name每个核都会利用多道技术，但是核与核之间没有使用多道技术切换这么一说，一个程序IO阻塞，会等到IO结束再重新调度）

　　　（2）时间上的复用（复用一个cpu的时间片）+空间上的复用（如内存中同时有多道程序）

二、进程

　　1.什么是进程

　　进程：正在进行的一个过程或者说一个任务，而负责执行任务的则是CPU

　　2.进程与程序的区别

　　程序仅仅只是一堆代码而已，而进程指的是程序的运行过程。

　　举一例说明进程：
　　想象一位有一手好厨艺的计算机科学家正在为他的女儿烘制生日蛋糕。他有做生日蛋糕的食谱，厨房里有所需的原料:面粉、鸡蛋、糖、香草汁等。在这个比喻中，做蛋糕的食谱就是程序(即用适当形式描述的算法)计算机科学家就是处理器(cpu)，而做蛋糕的各种原料就是输入数据。进程就是厨师阅读食谱、取来各种原料以及烘制蛋糕等一系列动作的总和。现在假设计算机科学家的儿子哭着跑了进来，说他的头被一只蜜蜂蛰了。计算机科学家就记录下他照着食谱做到哪儿了(保存进程的当前状态)，然后拿出一本急救手册，按照其中的指示处理蛰伤。这里，我们看到处理机从一个进程(做蛋糕)切换到另一个高优先级的进程(实施医疗救治)，每个进程拥有各自的程序(食谱和急救手册)。当蜜蜂蛰伤处理完之后，这位计算机科学家又回来做蛋糕，从他离开时的那一步继续做下去。

　　在这个比喻中：

    　　做蛋糕的食谱就是程序(即用适当形式描述的算法)

    　　计算机科学家就是处理器(cpu)

    　　而做蛋糕的各种原料就是输入数据。

   　　 进程就是厨师阅读食谱、取来各种原料以及烘制蛋糕等一系列动作的总和。

　　需要强调的是：同一个程序执行两次，那也是两个进程，比如打开暴风影音，虽然都是同一个软件，但是一个可以播放苍井空，一个可以播放饭岛爱。

三、线程

　　线程的出现是为了降低上下文切换的消耗，提高系统的并发现，并突破一个进程只能干一样事的缺陷，使进程内并发成为可能

　　假设，一个文本程序，需要接受键盘输入，将内容显示在屏幕上，还需要保存信息到硬盘中。若只有一个进程，势必造成同一时间只能干一样事的尴尬（当保存时，就不能通过键盘输入内容）。若有多个进程，每个进程负责一个任务，进程A负责接收键盘输入的任务，进程B负责将内容显示在屏幕上的任务，进程C负责保存内容到硬盘中的任务。这里进程A，B，C间的协作涉及到了进程通信问题，而且有共同都需要拥有的东西——-文本内容，不停的切换造成性能上的损失。若有一种机制，可以使任务A，B，C共享资源，这样上下文切换所需要保存和恢复的内容就少了，同时又可以减少通信所带来的性能损耗，那就好了。是的，这种机制就是线程。
线程也叫轻量级进程，它是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行过程中的最小单元，由线程ID、程序计数器、寄存器集合和堆栈共同组成。线程的引入减小了程序并发执行时的开销，提高了操作系统的并发性能。线程没有自己的系统资源。

　　4.进程与线程的关系

进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础，或者说进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进程资源分配和调度的一个独立单位。

线程则是进程的一个实体，是cpu调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位

进程和线程的关系：

（1）一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。

（2）资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。

（3）CPU分给线程，即真正在CPU上运行的是线程

　　5.并行和并发

　　并行处理是计算机系统中能同时执行两个或更多个处理的一种计算方法。并行处理可同时工作于同一程序的不应用方面，并行处理的主要目的是节省大型和复杂问题的解决时间。

　　并发处理：指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一处理机（CPU）上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机（CPU）上运行

　　并发的关键是你有处理多个任务的能力，不一定要同时。并行的关键是你有同时处理多个任务的能力，所以说并行是并发的子集

　　6.同步与异步

　　同步执行：一个程序在执行某个任务时，另外一个程序必须等待其执行完毕，才能继续执行

　　异步执行：一个进程在执行摸个任务时，另外一个进程无需等待其执行完毕，就可以继续执行，当有消息返回时，系统会通知后者进行处理，这样可以提高执行效率

　　举个例子，打电话就是同步通信，发短信就是异步通信

四、threading模块

　　1.线程对象的创建

　　（1）Thread类直接创建

import threading
import time

def countNum(n): # 定义某个线程要运行的函数

    print("running on number:%s" %n)

    time.sleep(3)

if __name__ == ‘__main__‘:

    t1 = threading.Thread(target=countNum,args=(23,)) #生成一个线程实例
    t2 = threading.Thread(target=countNum,args=(34,))

    t1.start() #启动线程
    t2.start()

    print("ending!")

　　（2）Tread类继承式创建

#继承Thread式创建

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):

    def __init__(self,num):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.num=num

    def run(self):
        print("running on number:%s" %self.num)
        time.sleep(3)

t1=MyThread(56)
t2=MyThread(78)

t1.start()
t2.start()
print("ending")

　　2.Thread类的实例方法

　　1.join()和setDaemon()

# join()：在子线程完成运行之前，这个子线程的父线程将一直被阻塞。

# setDaemon(True)：
        ‘‘‘
         将线程声明为守护线程，必须在start() 方法调用之前设置，如果不设置为守护线程程序会被无限挂起。

         当我们在程序运行中，执行一个主线程，如果主线程又创建一个子线程，主线程和子线程 就分兵两路，分别运行，那么当主线程完成

         想退出时，会检验子线程是否完成。如果子线程未完成，则主线程会等待子线程完成后再退出。但是有时候我们需要的是只要主线程

         完成了，不管子线程是否完成，都要和主线程一起退出，这时就可以 用setDaemon方法啦‘‘‘
        当daemon被设置为True时，如果主线程退出，那么子线程也将跟着退出，

        反之，子线程将继续运行，直到正常退出。


import threading
from time import ctime,sleep
import time

def Music(name):

        print ("Begin listening to {name}. {time}".format(name=name,time=ctime()))
        sleep(3)
        print("end listening {time}".format(time=ctime()))

def Blog(title):

        print ("Begin recording the {title}. {time}".format(title=title,time=ctime()))
        sleep(5)
        print(‘end recording {time}‘.format(time=ctime()))


threads = []


t1 = threading.Thread(target=Music,args=(‘FILL ME‘,))
t2 = threading.Thread(target=Blog,args=(‘‘,))

threads.append(t1)
threads.append(t2)

if __name__ == ‘__main__‘:

    #t2.setDaemon(True)

    for t in threads:

        #t.setDaemon(True) #注意:一定在start之前设置
        t.start()

        #t.join()

    #t1.join()
    #t2.join()    #  考虑这三种join位置下的结果？

    print ("all over %s" %ctime())

　　2.其他方法

Thread实例对象的方法
  # isAlive(): 返回线程是否活动的。
  # getName(): 返回线程名。
  # setName(): 设置线程名。

threading模块提供的一些方法：
  # threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
  # threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
  # threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。